光学与加速度联合定位鼠标及其加速度校正方式制造技术

一种呈笔形的鼠标装置或带手指部固定套件的鼠标装置以及它们的加速度校正方法与定位计算方法，包括图像传感器、加速度传感器、微控制单元，其中微控制单元用以接收光学位移量信息、加速度信息，当采用图像传感器定位良好时，利用图像传感器定位检测、计算得的加速度与加速度传感器检测得的加速度作对比，得出加速度的校正值；当采用图像传感器定位不良时，依据原有效的光学检测位移信息及校正后的加速度位移信息作计算定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用图像传感器定位与加速度传感器定位相结合的呈笔形的鼠 标装置(以下简称笔形鼠标)或含手指部固定套件的鼠标装置(以下简称指戴式鼠标)以 及它们的加速度校正方法与定位计算方法。具体涉及这样一种鼠标装置的定位校正方法， 其中，微控制单元用以接收光学位移信息、加速度信息等，利用光学位移信息来以相应的计 算方法校正加速度传感器与地平面成角、受重力加速度影响引起的检测加速度与鼠标实际 运动加速度间的偏差，并计算与输出鼠标的位移信息。
技术介绍
现有的普通鼠标中，由于使用时物距相对固定，使用固定物距的光学成像装置则 可准确成像与定位。在2001年5月15日发布的名称为“CMOS数字光学导引芯片”的美国 专利第6233368B1号中专门公开了这种光鼠标的原理。在该专利中，利用光鼠标内容纳的 发光器照亮直接布置在光鼠标下方的工作面，装在里面的成像系统使工作面的任意图形或 特征在CMOS传感器的光感应面上成像。由于该鼠标在工作时与工作面直接接触，工作面与 成像装置的距离固定，使用固定物距的成像透镜准确成像与定位。由于鼠标形状与普通书写工具形状不同，其要整个鼠标握在手里进行操作，所以 很难实现书写及绘图操作。已经开发了这样一种笔形鼠标装置，当其执行精密绘图操作或 书写时，它能实现准确的光标控制和简单的书写。于2000年11月21日发布的美国专利第 6151015号(此后称“015专利”)名称为“类似笔的计算机指示装置”中公开了这样一种笔 形鼠标的例子。正如图1中所示，指示装置包括圆柱体102、发光光源104、透镜110、光学移 动传感器108、开关106、通信链路116和118、按钮112和114。发光光源104发出光，透镜 110使工作面反射的光线在光学移动传感器108上成像。于是，当光学移动传感器108捕捉 到通过透镜110成像的工作面的图像时，可从图像的变化获得指示装置的运动向量。然而，“015专利”的光学成像装置在进行绘图或书写时存在较大的缺点，当指示装 置与工作面的距离变动较大时，由于固定像距的光学成像系统的景深限制，使其工作面在 图像传感器上的成像模糊不清，从而影响传感器对图像的捕捉，造成定位困难。参照图2对 文字“X”的输入，笔的操作通常由下笔动作和提笔动作组合而成。图2中，当写下字母“X” 时，书写动作由以下步骤组成一、步骤Ml 在特定点下笔，然后写下“/”;二、步骤M2 提笔， 然后在空中划一顺时针的圆弧；三、步骤M3 在特定的点下笔，写下“\”，然后提笔。在整个 书写过程中，无论下笔和提笔都要求鼠标保持精确的定位。通常在提笔动作中与工作面分 开的距离视不同的人的使用习惯而有所不同。但提笔动作时，由于透镜的景深限制，易出现 成像模糊不清，不能准确定位。为了使鼠标在三维空间中均能实现定位，已经开发了这样一种鼠标，其在鼠标中 置入加速度传感器，通过对鼠标的加速度进行检测，计算鼠标的空间位移量。于2009年9 月2日公开的中国申请号200820026207. 6 (此后称“076专利”)名称为“加速度传感器鼠 标笔”中公开了这样一种鼠标的例子。正如图3中所示，它包括一加速度传感器模块、一无线发送模块、一无线接收模块及一驱动模块。由于利用检测鼠标的加速度定位，需要预先确 定鼠标的初始运动向量，但该方案使用判定鼠标静止期用初始向量，在长时间连续运动过 程中易出现光标明显漂移。为了克服光学与加速度联合光学鼠标在提笔时的定位困难，及加速度传感器鼠标 初始向量较难确定，在使用中易出现光标明显漂移的问题，需要这样一种鼠标，其能在笔形 鼠标或指戴式鼠标较小的体积内安装，并能使鼠标在流畅书写或绘图时，无论下笔和提笔 都要求鼠标保持较准确的定位。
技术实现思路
构思本专利技术就是为了解决上述问题。本专利技术的主要目的是提供一种能安装在笔形 鼠标或指戴式鼠标内的一套定位装置及其定位、校准方法，它能在笔形鼠标或指戴式鼠标 较小的体积内安装，并能使笔形鼠标在流畅书写或绘图时，无论下笔和提笔都要求鼠标保 持准确的定位。它依据1、固定像距的光学鼠标能够在一定的物距下能精确定位；2、在初 始运动向量已知的情况下，应用加速度传感器检测鼠标的加速度变化，根据检测到的加速 度改变能顺利计算运动向量的变化，从而计算位移量，实现定位。依据以上的特性，采用在 鼠标中同时内置图像传感器、加速度传感器等，利用图像传感器和加速度传感器的各自特 点，形成优势互补，实现精确定位。设定鼠标与工作面平行方向的相互垂直且相交的两轴向分别为X轴、Y轴。设定 鼠标与工作面接触时，工作面经透镜组在图像传感器的光感应面的成像清晰，图像传感器 定位良好。当应用图像传感器定位良好时，利用图像传感器检测得的X轴、Y轴方向的位移状 态作直接定位输出。由于工作面与鼠标距离的改变、鼠标透镜组景深的限制、工作面材质等影响，当应 用图像传感器定位不良时，需应用加速度传感器作加速度检测，以获取鼠标的加速度变化， 并作定位计算。在应用加速度传感器检测鼠标的运动加速度时，由于加速度传感器的X轴、Y轴可 能与地平面成角，受重力加速度的影响，加速度传感器检测到的X轴、Y轴方向的加速度与 实际的运动加速度可能出现差异。为减少这种差异对鼠标定位的影响，需要对加速度传感 器检测到的加速度作出校正。校正加速度传感器检测得的加速度值的方法是在应用图像传感器定位良好时， 利用图像传感器检测鼠标在X轴、Y轴方向的位移信息，根据图像传感器检测到的位移信息 计算鼠标在X轴、Y轴方向的运动加速度值，即得到鼠标的实际加速度；在X轴、Y轴方向上， 分别把加速度传感器检测得加速度与图像传感器检测计算得到的实际加速度作比较，计算 它们的差值，即为鼠标在X轴、Y轴方向上加速度校准值；校正加速度传感器检测得的加速 度值的方法是在应用加速度传感器定位前，应用上述的方法计算得加速度校正值。在应用 加速度传感器作定位时，加速度传感器检测到的X轴、Y轴方向的加速度值应用加速度校正 值作校正，可得到实际加速度值。当应用图像传感器定位不良时，要计算相应周期(设定为第η周期)的位移量，可 根据应用加速度传感器定位前，利用图像传感器定位良好时所检测得的X轴、Y轴方向的位移向量、周期时间、校正后的第1至第η周期的实际加速度值，可计算应用加速度传感器定 位的第η周期的X轴、Y轴方向的位移量，并输出结果。可见，当鼠标与工作面距离改变时，不论鼠标的光学定位是否良好，鼠标仍可实现 较准确的定位。由上述可见，在进行定位过程中，需要正确判断图像传感器定位是否良好。判断图 像传感器定位是否良好常用的方法有1、在笔形鼠标或指戴式鼠标上安装压力传感器，用 于检测鼠标与工作面的接触与否，设定鼠标与工作面接触时，工作面位于鼠标的光学透镜 组的景深范围内，因此，当鼠标前端与工作面接触时，可判定鼠标的图像传感器定位良好。 2、利用图像传感器检测到的图像清晰度判断鼠标的图像传感器的定位情况；一般地，当工 作面通过透镜组在图像传感器光感应面成像良好时，图像传感器检测到的图像较清晰，图 像处理器可判断图像的成像质量，并据此判断图像传感器定位是否良好，并输出图像传感 器定位是否良好的信息。以上两种方式可同时应用，互为补充，以利于正确判断。当鼠标进行书写或绘图时，还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种呈笔形的鼠标装置或含手指固定套件的鼠标装置以及它们的加速度校正方法与定位计算方法，包括光学传感器、加速度传感器、微控制与传输单元等组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓仕林，
申请(专利权)人：邓仕林，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]